(57)【要約】【課題】内表面全体の研磨処理を行うことなく、透明層における気泡量を低減したシリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの新たな製造方法を提供する。【解決手段】石英原料粉から形成したルツボ形状成形体に対して内面から外面方向に減圧を与え、かつルツボ形状成形体を回転させながらアーク溶融することにより、内面側は透明層であり、外面側は気泡層である石英ガラスルツボを形成する工程、石英ガラスルツボの壁部内面をアーク溶融によって再溶融して壁部内面の透明層に存在する気泡を壁部内面の底部方向に移動させる底部方向移動工程、および石英ガラスルツボの底部内面をアーク溶融によって再溶融して底部内面の透明層に存在する気泡を底部内面の外周方向に移動させる外周方向移動工程を含み、壁部内面と底部内面が形成する透明層のコーナー部に気泡を集積した石英ガラスルツボを得る。底部方向移動工程と外周方向移動工程は、どちらを先に実施してもよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する型内に石英原料粉を供給し、ルツボ形状成形体を形成する工程、
前記ルツボ形状成形体に対して内面から外面方向に減圧を与え、かつ前記ルツボ形状成形体を回転させながらアーク溶融することにより、内面側は透明層であり、外面側は気泡層である石英ガラスルツボを形成する工程（石英ガラスルツボ形成工程）（但し、前記減圧は、アーク溶融の少なくとも一部の過程において与える）、
前記石英ガラスルツボの壁部内面をアーク溶融によって再溶融して前記壁部内面の透明層に存在する気泡を前記壁部内面の底部方向に移動させる工程（底部方向移動工程）、および
前記石英ガラスルツボの底部内面をアーク溶融によって再溶融して前記底部内面の透明層に存在する気泡を前記底部内面の外周方向に移動させる工程（外周方向移動工程）、
を含み、
前記底部方向移動工程と外周方向移動工程は、どちらを先に実施してもよく、
壁部内面と底部内面が形成する透明層のコーナー部に気泡を集積した石英ガラスルツボを得る、
ことを特徴とするシリコン単結晶引上用石英ガラスルツボの製造方法。
【請求項２】
前記底部方向移動工程においては、前記石英ガラスルツボの回転数を、前記ルツボ形状成形体のアーク溶融時の回転数より小さくし、かつ前記石英ガラスルツボの再溶融温度を、前記ルツボ形状成形体のアーク溶融時の温度より高くする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記ルツボ形状成形体のアーク溶融時の回転数は、前記ルツボ形状成形体にかかる重力加速度が１．３Ｇ以上となるように設定し、前記底部方向移動工程における前記石英ガラスルツボの回転数は、前記石英ガラスルツボにかかる重力加速度が１．３Ｇ未満となるように設定する、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記外周方向移動工程においては、前記石英ガラスルツボの回転数を、前記ルツボ形状成形体のアーク溶融時の回転数より大きくし、かつ前記石英ガラスルツボの再溶融温度を、前記ルツボ形状成形体のアーク溶融時の温度より高くする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記ルツボ形状成形体のアーク溶融時の回転数は、前記ルツボ形状成形体にかかる重力加速度が１．７Ｇ以下となるように設定し、前記外周方向移動工程における前記石英ガラスルツボの回転数は、前記石英ガラスルツボにかかる重力加速度が１．７Ｇ超となるように設定する、請求項５に記載の製造方法。
【請求項６】
上記再溶融は、２０００℃±２００℃の温度で行なうことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記透明層のコーナー部に集積した気泡を除去する工程をさらに含む請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
前記気泡の除去は、研削、エッチングまたは再熔解（リアーク熔解）により行う請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
研削またはエッチングした後に再熔解（リアーク熔解）することで表面を平滑にすることをさらに含む請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
研削は、サンドブラスト、またはグラインダーで行う請求項８または９に記載の製造方法。
【請求項１１】
エッチングはフッ化水素酸を用いて行う請求項８または９に記載の製造方法。
【請求項１２】
再熔解（リアーク熔解）は電極を傾けて行う請求項８または９に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコン単結晶引上用石英ガラスルツボの製造方法に関する。特に、本発明は、内表面の平滑性で高く、シリコン単結晶引上に用いた場合に、高い歩留りでシリコン単結晶が得られる石英ガラスルツボを製造することができる、シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの基板に用いられるシリコン単結晶は、一般にチョクラルスキー法（ＣＺ法）で製造されている。ＣＺ法はシリコン単結晶引上用石英ガラスルツボ内に多結晶シリコン原料を装填し、このシリコン原料を周囲から加熱して溶融し、上方から吊り下げた種結晶をシリコン融液に接触してから引上げる方法である。
【０００３】
従来の石英ガラスルツボは減圧溶融等の方法で形成されている。この方法で形成された石英ガラスルツボは、シリコン単結晶の引上げ時に高温になると透明層に気泡が発生し、石英ガラスルツボが変形するとともに、シリコン融液によってその表面から侵食される。侵食によって、石英ガラスルツボの透明層（内層）中の気泡が、シリコン融液との界面に露出した状態になり、単結晶化が不安定になって、結果、単結晶化歩留が低下するという問題があった。
【０００４】
具体的には、石英ガラスルツボの内表面近傍に微小な気泡が存在すると、石英ガラスルツボの開口部近傍に存在する気泡が単結晶引上げ中に膨張、開裂し、Ｓｉ融液中に落下したり、また、石英ガラスルツボのＳｉ融液と接し気泡を含有する部分が急激に溶損したりする。これらの現象が、シリコン単結晶の単結晶化歩留低下の原因と考えられている。
【０００５】
そこで、近年石英ガラスルツボの透明層を無気泡化する製造方法が種々検討されている。石英ガラスルツボの製造においては、通常、減圧による回転アーク溶融法が行なわれており（特開平1-160836号公報(特許文献1)）、この製造装置の改良や、シリカ質原料の変更等が種々検討されているが、完全な無気泡化がなされていなかった。
【０００６】
そこで、石英ガラスルツボの内表面の残留気泡を皆無にし、かつ目視や顕微鏡レベルでは確認されないが、使用時、内表面近傍に気泡を発生させる要因となる気泡核も実質的に存在せず、内表面が滑らかで、高い結晶化率（ＤＦ率）が得られる石英ガラスルツボを製造できるシリコン単結晶引上用石英ガラスルツボの製造方法が提案された(特開2001-002430号公報(特許文献2))。
【０００７】
この方法は、回転する型内に石英原料粉を供給し、ルツボ形状成形体を形成した後、これをアーク溶融するシリコン単結晶引上用石英ガラスルツボの製造方法により製造された石英ガラスルツボの内表面全体を機械研削し、この内表面をアーク溶融によって再溶融することを特徴とする。この方法によれば、石英ガラスルツボの内表面の残留気泡を皆無にし、かつ目視や顕微鏡レベルでは確認されないが、使用時、内表面近傍に気泡を発生させる要因となる気泡核も実質的に存在せず、内表面が滑らかで、高いＤＦ率が得られる石英ガラスルツボを製造できる、と特許文献2には記載されている。
【０００８】
さらに、石英ガラスルツボの透明層を無気泡化する製造方法としては、例えば、特開平1-157427号公報(特許文献3)には、型に通気性を持たせた型内に石英原料粉を供給し、ルツボ形状成形体を形成した後減圧し、水素ガス、ヘリウムガスあるいはこれらの混合ガスを溶融開始から供給して石英ガラスルツボを製造する方法が記載されている。この方法によれば、水素ガス、ヘリウムガスが石英ガラスルツボの透明層に拡散して、このガス以外のガスは拡散できず、加熱溶融中に生成した気泡内のガスは、石英ガラス中から外部に拡散することによって消失させることができる。しかし、ヘリウムガスを溶融開始から終了まで供給して石英ガラスルツボを製造する場合には、上記の製造方法と同様の問題点があり、水素ガスまたは水素ガスとヘリウムガスの混合ガスを溶融開始から終了まで供給して石英ガラスルツボを製造する場合には、シリコン単結晶引上げ中の気泡の膨れを抑制できるが、透明層の表層には約１ｍｍの微細な泡の層が残留し、気泡数を限りなくゼロに近づけることは困難であった。
【０００９】
さらに、回転する型内に石英原料粉を供給しルツボ形状体を形成してこれをアーク溶融した溶融ルツボの内表面全体を研磨処理し、この研磨面を酸水素バーナにより加熱処理することを特徴とするシリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの製造方法が提案されている。(特開2001-328831号公報(特許文献4))
【００１０】
この方法によれば、シリコン単結晶引上げを行っても、引上げられる単結晶中に気泡の取込みがなく、有転位化が発生せず、高単結晶化率が得られるシリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの製造方法を提供することができる、と特許文献4には記載されている。
【特許文献１】特開平1-160836号公報
【特許文献２】特開2001-002430号公報
【特許文献３】特開平1-157427号公報
【特許文献４】特開2001-328831号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、完全に無気泡化された石英ガラスルツボが得られるまでには至っていないのが現状である。また、例え従来の石英ガラスルツボに比べ、透明層の気泡を格段に低減したとしても、高品質が要求されているシリコン単結晶の単結晶化歩留が決して十分に満足される程度に向上されていなかった。
【００１２】
また、上記特許文献2および4に記載のシリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの製造方法においては、石英ガラスルツボの透明層における気泡の除去のために内表面全体の研磨処理を行う。しかし、内表面全体の研磨処理は、非常に手間と労力がかかる作業であり、研磨処理後の表面を平滑化する後処理も必要になる等の問題がある。
【００１３】
そこで本発明は、内表面全体の研磨処理を行うことなく、透明層における気泡量を低減したシリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの新たな製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、回転する型内に石英原料粉を供給し、ルツボ形状成形体を形成する工程、
前記ルツボ形状成形体に対して内面から外面方向に減圧を与え、かつ前記ルツボ形状成形体を回転させながらアーク溶融することにより、内面側は透明層であり、外面側は気泡層である石英ガラスルツボを形成する工程（石英ガラスルツボ形成工程）（但し、前記減圧は、アーク溶融の少なくとも一部の過程において与える）、
前記石英ガラスルツボの壁部内面をアーク溶融によって再溶融して前記壁部内面の透明層に存在する気泡を前記壁部内面の底部方向に移動させる工程（底部方向移動工程）、および
前記石英ガラスルツボの底部内面をアーク溶融によって再溶融して前記底部内面の透明層に存在する気泡を前記底部内面の外周方向に移動させる工程（外周方向移動工程）、
を含み、
前記底部方向移動工程と外周方向移動工程は、どちらを先に実施してもよく、
壁部内面と底部内面が形成する透明層のコーナー部に気泡を集積した石英ガラスルツボを得る、
ことを特徴とするシリコン単結晶引上用石英ガラスルツボの製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内表面全体の研磨処理を行うことなく、透明層における気泡量を低減したシリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの新たな製造方法を提供することができる。本発明の製造方法により得られた石英ガラスルツボを用いれば、高単結晶化率でシリコン単結晶の引上げが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第1の態様］
本発明のシリコン単結晶引上用石英ガラスルツボの製造方法は、回転する型内に石英原料粉を供給し、ルツボ形状成形体を形成する工程、及び前記ルツボ形状成形体に対して内面から外面方向に減圧を与え、かつ前記ルツボ形状成形体を回転させながらアーク溶融することにより、内面側は透明層であり、外面側は気泡層である石英ガラスルツボを形成する工程（石英ガラスルツボ形成工程）を含む。このように、回転する型内に石英原料粉を供給し、ルツボ形状成形体を形成した後、これをアーク溶融する方法は、回転アーク溶融法とも呼ばれる。回転アーク溶融法には種々の変形法があるが、回転アーク溶融法による製造される内面側が透明層であり、外面側が気泡層である石英ガラスルツボであれば、特に制限なく本発明の方法として採用できる。尚、前記石英ガラスルツボ形成工程における減圧は、アーク溶融の少なくとも一部の過程において与えられるのが通常である。
【００１７】
上記回転アーク溶融法による製造される内面側が透明層であり、外面側が気泡層である石英ガラスルツボは、内面側の透明層には、極力気泡が存在しないことが好ましく、無気泡化のための改良も種々試みられている。しかし、上記回転アーク溶融法による製造される内面側が透明層であり、外面側が気泡層である石英ガラスルツボの内面側透明層には、通常、気泡または気泡層（例えば、０．１〜１ｍｍ厚み）存在する。本発明の方法では、この石英ガラスルツボの内面側透明層に存在する気泡または気泡層（例えば、０．１〜１ｍｍ厚み）を内面側再溶融により移動しやすい状態とし、かつ移動しやすくなった気泡が移動するような力を掛けることで透明層のコーナー部に集積させる。具体的には、前記石英ガラスルツボの壁部内面をアーク溶融によって再溶融して前記壁部内面の透明層に存在する気泡を前記壁部内面の底部方向に移動させる工程（底部方向移動工程）、および前記石英ガラスルツボの底部内面をアーク溶融によって再溶融して前記底部内面の透明層に存在する気泡を前記底部内面の外周方向に移動させる工程（外周方向移動工程）を含むことで、壁部内面と底部内面が形成する透明層のコーナー部に気泡を集積した石英ガラスルツボを得る。但し、底部方向移動工程と外周方向移動工程は、どちらを先に実施してもよい。
【００１８】
底部方向移動工程は、石英ガラスルツボの内表面直下の気泡層（例えば、０．５〜１ｍｍ厚み）を壁部の底部近く（コーナー部）を帯状に集積する処理である。具体的には、石英ガラスルツボの壁部内面をアーク溶融によって再溶融して前記壁部内面の透明層に存在する気泡を前記壁部内面の底部方向に移動させる。石英ガラスルツボを回転しながらアーク溶融によって再溶融すると、再溶融した石英ガラスの粘度、回転による遠心力、さらには重力のバランスにおいて、重力が勝る場合には、壁部の内表面直下の気泡層は、底部方向に移動する（落下する）。重力は実質的に不変であるから、再溶融温度が低いと再溶融した石英ガラスの粘度が高くなり、気泡層の落下が抑制される傾向が強くなる。石英ガラスルツボの回転数が大きすぎると遠心力が強くなり、気泡層の落下が抑制される傾向が強くなる。そのため、底部方向移動工程においては、石英ガラスルツボの回転数を、ルツボ形状成形体のアーク溶融時の回転数より小さくして遠心力を低下させ、かつ前記石英ガラスルツボの再溶融温度を、前記ルツボ形状成形体のアーク溶融時の温度より高くすることで粘度を下げることが好ましい。
【００１９】
このような観点から、ルツボ形状成形体のアーク溶融時の回転数は、前記ルツボ形状成形体にかかる重力加速度が１．３Ｇ以上となるように設定し、前記底部方向移動工程における前記石英ガラスルツボの回転数は、前記石英ガラスルツボにかかる重力加速度が１．３Ｇ未満となるように設定することが好ましい。
【００２０】
外径が２５ｉｎｃｈ（約６５０ｍｍ）、３３ｉｎｃｈ（約８５０ｍｍ）及び３７ｉｎｃｈ（約９５０ｍｍ）の石英ガラスルツボの場合について、回転数と重力加速度（約１．２Ｇ、約１．５Ｇ、約１．８Ｇ）の関係を以下の表１に示す。重力加速度は、石英ガラスルツボの径に応じて、回転数により適宜設定でき、壁部の気泡層が壁部の内表面に沿って下がってくるのに適した重力加速度を与える回転数に適宜設定することができる。
【００２１】
【表１】
2010105881.tif 000002
【００２２】
アーク溶融による再溶融は、石英ガラスルツボの回転数と併せて、壁部の気泡層が壁部の内表面に沿って下がってくる条件に設定されるが、例えば、約２０００℃±２００℃の温度、好ましくは約２１００℃±１００℃の温度で行なうことが適当である。尚、ルツボ形状成形体のアーク溶融時の温度は、通常約１８００℃前後である。
【００２３】
外周方向移動工程は、石英ガラスルツボの底部内面をアーク溶融によって再溶融して底部内面の透明層に存在する気泡を底部内面の外周方向に移動させる工程である。外周方向移動工程においては、石英ガラスルツボの回転数を、ルツボ形状成形体のアーク溶融時の回転数より大きくすることで遠心力を増大させ、かつ石英ガラスルツボの再溶融温度を、ルツボ形状成形体のアーク溶融時の温度より高くすることで粘度を下げて、気泡を底部内面の外周方向に移動させることが好ましい。
【００２４】
より、具体的にはルツボ形状成形体のアーク溶融時の回転数は、ルツボ形状成形体にかかる重力加速度が１．７Ｇ以下となるように設定し、外周方向移動工程における石英ガラスルツボの回転数は、石英ガラスルツボにかかる重力加速度が１．７Ｇ超となるように設定することが、気泡を底部内面の外周方向に移動させることが容易であるという観点から好ましい。重力加速度は、石英ガラスルツボの径に応じて、表１の数値を参照しながら、回転数により適宜設定でき、底部内面の気泡が外周方向に沿って移動するのに適した重力加速度を与える回転数に適宜設定することができる。
【００２５】
アーク溶融による再溶融は、石英ガラスルツボの回転数と併せて、底部の気泡層が外周方向に移動する条件に設定されるが、例えば、約２０００℃±２００℃の温度、好ましくは約２１００℃±１００℃の温度で行なうことが適当である。尚、ルツボ形状成形体のアーク溶融時の温度は、通常約１８００℃前後である。
【００２６】
上記２つの工程、即ち、底部方向移動工程及び外周方向移動工程は、どちらを先に行っても良い。この２つの工程を経ることで帯状の気泡層が壁部の底部近く（コーナー部）に集積する。帯の幅は、例えば、１〜３０ｃｍの範囲、好ましくは５〜２５ｃｍの範囲、さらに好ましくは１０〜２０ｃｍの範囲となるように、底部方向移動工程及び外周方向移動工程における回転数及び再溶融温度、さらには処理（工程）時間を制御することが適当である。帯状の気泡層が壁部の底部近く（コーナー部）に集積した石英ガラスルツボは、そのままシリコン単結晶引上用石英ガラスルツボとして用いることができる。壁部の内表面の溶融シリコンの液面が接する部分や底部の中心部における気泡の存在が低減されたことから、高いシリコン単結晶の単結晶化の歩留が得られる。
【００２７】
［第２の態様］
本発明は、上記本発明の第1の態様の製造方法で得られた石英ガラスルツボについて、透明層のコーナー部に集積した気泡を除去することをさらに含む、シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボの製造方法を包含する。前記気泡の除去は、例えば、研削、エッチングまたは再熔解（リアーク熔解）により行うことができる。
【００２８】
研削は、例えば、サンドブラスト、またはグラインダー等で行うことができる。エッチングは、例えば、フッ化水素酸等を用いて行うことができる。
【００２９】
本発明の第1の態様の製造方法で得られた石英ガラスルツボが有する気泡は、壁部の底部近く（コーナー部）に、例えば、帯状の集積したものであるが、一般に、回転アーク溶融法で製造された石英ガラスルツボは、壁部の底部近く（コーナー部）の透明層の厚みが厚い。従って、この部分に帯状の気泡層を集積し、研削あるいはエッチングにより除去しても、除去後のコーナー部の透明層の厚みは、壁部や底部の透明層の厚みと大差ない範囲にすることができる。
【００３０】
また、本発明の方法は、コーナー部に集積した気泡のみを除去する方法であることから、内面全体を研削等する場合に比べて、研削等の工程を短時間にすることができる。かつ、研削面あるいはエッチング面をそのままにしても、壁部の底部近く（コーナー部）にのみ研削面あるいはエッチング面が残存することから、シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボとして使用することができる。
【００３１】
但し、研削あるいはエッチングした後に、研削あるいはエッチングした表面を再熔解（リアーク熔解）することで平滑にすることが好ましい。研削あるいはエッチングした後に行う再熔解（リアーク熔解）は、常法によって行うことができるが、例えば、水素雰囲気もしくは水素含有ガス中でのアーク熔解とすることができる。
【００３２】
本発明では、研削あるいはエッチングすることなしに、再熔解（リアーク熔解）のみによっても気泡の除去をすることができる。この再熔解（リアーク熔解）は、常法によって行うことができるが、例えば、電極を傾けて、壁部の底部近く（コーナー部）に集積した気泡層にアークが集中するように行うことが好ましい（研削あるいはエッチングした後の再熔解（リアーク熔解）も同様に実施することができる）。また、再熔解（リアーク熔解）は、水素雰囲気もしくは水素含有ガス中でのアーク熔解とすることもできる。
【００３３】
本発明の方法では、コーナー部に集積した気泡層のみを再熔解（リアーク熔解）することで除去する方法であることから、内面全体を再熔解（リアーク熔解）する場合に比べて、再熔解の工程を短時間にすることができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００３５】
実施例１
56rpmで回転する内径850mmのルツボ型内にシリカ粉を充填した。充填終了後アーク溶融装置を用いルツボ型を56rpmで回転しながら１８００℃の温度で溶融した。溶融開始直後から3分間はルツボ型に空けた穴より真空引きを行い透明層を形成した。透明層を形成後は真空引きを止め厚さ13mmの気泡層を形成した。
【００３６】
このあとルツボ型の回転数を50rpmに下げ２１３０℃で30秒間再溶融してルツボ壁部内表面直下の気泡をコーナー部に集めたのち、ルツボ型の回転数を66rpmに上げて30秒間再溶融しボトム部のルツボ内表面直下の気泡をコーナー部に幅６cmで集積させた。溶融終了後ルツボを冷却してルツボ型から取り出した。
【００３７】
取り出したルツボの気泡帯部を幅１０cmにわたってサンドブラストして１mmの厚みを研削した。ルツボ内面の研削痕はアーク溶解装置を用いて１８００℃の温度で内面をリアーク溶解し光沢のある滑らかな面とし、製品とした。
【００３８】
実施例２
72rpmで回転する内径650mmのルツボ型内にシリカ粉を充填した。充填終了後アーク溶融装置を用いルツボ型を72rpmで回転しながら１８００℃の温度で溶融した。溶融開始直後から2分間はルツボ型に空けた穴より真空引きを行い透明層を形成した。透明層を形成後は真空引きを止め厚さ9mmの気泡層を形成した。
【００３９】
このあとルツボ型の回転数を60rpmに下げ２２００℃で30秒間再溶融してルツボ壁部内表面直下の気泡をコーナー部に集めたのち、ルツボ型の回転数を78rpmに上げて20秒間再溶融しボトム部のルツボ内表面直下の気泡をコーナー部に幅３cmで集積させた。溶融終了後ルツボを冷却してルツボ型から取り出した。
【００４０】
取り出したルツボの気泡帯部を幅４cmにわたってグラインダーを用いて１．５mm研削した。ルツボ内面の研削痕はアーク溶解装置を用いて１８００℃の温度で内面をリアーク溶解し光沢のある滑らかな面とし、製品とした。
【００４１】
実施例３
56rpmで回転する内径850mmのルツボ型内にシリカ粉を充填した。充填終了後アーク溶融装置を用いルツボ型を56rpmで回転しながら１８００℃の温度で溶融した。溶融開始直後から3分間はルツボ型に空けた穴より真空引きを行い透明層を形成した。透明層を形成後は真空引きを止め厚さ15mmの気泡層を形成した。
【００４２】
このあとルツボ型の回転数を62rpmに上げて２０９０℃で20秒間再溶融しボトム部の内表面直下の気泡をコーナー部に集めたのち、ルツボ型の回転数を50rpmに下げ15秒間再溶融してルツボ壁部内表面直下の気泡をコーナー部に幅20cmで集積させた。溶融終了後ルツボを冷却してルツボ型から取り出した。
【００４３】
取り出したルツボを傾け気泡帯部に２５％フッ化水素酸を幅１５cmにわたって溜め、内表面を１ｍｍエッチングした。ルツボ内面のエッチング痕はアーク溶解装置を用いて１８００℃の温度で内面をリアーク溶解し光沢のある滑らかな面とし、製品とした。
【００４４】
実施例４
56rpmで回転する内径950mmのルツボ型内にシリカ粉を充填した。充填終了後３相交流アーク溶融装置を用いルツボ型を56rpmで回転しながら１８００℃の温度で溶融した。溶融開始直後から4分間はルツボ型に空けた穴より真空引きを行い透明層を形成した。透明層を形成後は真空引きを止め厚さ19mmの気泡層を形成した。
【００４５】
このあとルツボ型の回転数を48rpmに下げ１９７０℃で30秒間再溶融してルツボ壁部内表面直下の気泡をコーナー部に集めたのち、ルツボ型の回転数を62rpmに上げて30秒間再溶融しボトム部のルツボ内表面直下の気泡をコーナー部に幅16cmで集積させた。溶融終了後ルツボを冷却してルツボ型から取り出した。
【００４６】
取り出したルツボを二本のガウジング電極からなるアーク装置を用いてルツボ内表面の気泡帯部を２４００℃に加熱して蒸発させ１ｍｍの深さに研削し、製品とした。
【００４７】
実施例５
56rpmで回転する内径850mmのルツボ型内にシリカ粉を充填した。充填終了後アーク溶融装置を用いルツボ型を56rpmで回転しながら１８００℃の温度で溶融した。溶融開始直後から3分間はルツボ型に空けた穴より真空引きを行い透明層を形成した。透明層を形成後は真空引きを止め厚さ13mmの気泡層を形成した。
【００４８】
このあとルツボ型を62rpmで回転させながら２０７０℃で30秒間再溶融しコーナー部にルツボ底部のルツボ内表面直下の気泡を集積させた。続いてルツボ型を50rpmで回転させながら２１００℃の温度で30秒間再溶融しルツボ内壁表面直下の気泡をコーナー部に集積させた。コーナー部には幅10cmの気泡の帯が形成された。溶融終了後ルツボを冷却してルツボ型から取り出し、製品とした。
【００４９】
比較例１（従来の製造方法）
56rpmで回転する内径850mmのルツボ型内にシリカ粉を充填した。充填終了後アーク溶融装置を用いルツボ型を56rpmで回転しながら１８００℃の温度で溶融した。溶融開始直後から3分間はルツボ型に空けた穴より真空引きを行い透明層を形成した。透明層を形成後は真空引きを止め厚さ13mmの気泡層を形成しアーク溶融を終了した。溶融終了後ルツボを冷却してルツボ型から取り出した。
【００５０】
実施例１から５の方法および比較例１で製造したルツボの内表面1mmの気泡含有率を測定した。なお、ここで気泡含有率とは、石英ルツボの一定面積(W1)に対する気泡占有面積(W2)の比(W2/W2)（百分率）をいう。ここで定義した気泡含有率は、光学的な検出手段を用いて非破壊的に測定することができる。表面から一定深さに至るまでの気泡含有率を測定するには、検出手段の焦点を表面から深さ方向に走査すればよい。このような非破壊的気泡含有率測定法は、例えば、日本特許３８１９１４０号公報に詳述され、それをそのまま利用できる。測定結果は下記の表２に示す。
【００５１】
【表２】
2010105881.tif 000003
【００５２】
【表３】
2010105881.tif 000004
【００５３】
表２に記載した結果から、本発明の方法で製造した石英ガラスルツボの内表面は、開口端付近内表面及び底部中央内表面にいては、気泡含有率<0.1％となった。また、コーナーに集積した気泡の帯を除去した後の石英ガラスルツボについては、コーナー部内表面についても気泡含有率<0.1％となった。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、シリコン単結晶引上用石英ガラスルツボの製造方法に関連する分野において有用である。